WO2015025714A1 - 無線基地局、ユーザ端末及び無線通信方法 - Google Patents

無線基地局、ユーザ端末及び無線通信方法 Download PDF

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WO2015025714A1
WO2015025714A1 PCT/JP2014/070729 JP2014070729W WO2015025714A1 WO 2015025714 A1 WO2015025714 A1 WO 2015025714A1 JP 2014070729 W JP2014070729 W JP 2014070729W WO 2015025714 A1 WO2015025714 A1 WO 2015025714A1
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WO
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reference signal
base station
transmission
radio base
transmission period
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PCT/JP2014/070729
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English (en)
French (fr)
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アナス ベンジャブール
祥久 岸山
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株式会社Ｎｔｔドコモ
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Publication date
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    • H04W16/28—Cell structures using beam steering
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/713—Spread spectrum techniques using frequency hopping
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    • H04W52/40—TPC being performed in particular situations during macro-diversity or soft handoff
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    • H04L5/0048—Allocation of pilot signals, i.e. of signals known to the receiver
    • H—ELECTRICITY
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/04—Large scale networks; Deep hierarchical networks
    • H04W84/042—Public Land Mobile systems, e.g. cellular systems
    • H04W84/045—Public Land Mobile systems, e.g. cellular systems using private Base Stations, e.g. femto Base Stations, home Node B

Definitions

  • the present invention relates to a radio base station, a user terminal, and a radio communication method in a next-generation mobile communication system in which macro cells and small cells are overlapped.
  • LTE Long Term Evolution
  • LTE successor systems for example, LTE Advanced, FRA (Future Radio Access), 4G, etc.
  • macrocells with relatively large coverage with a radius of several hundred meters to several kilometers.
  • wireless communication systems for example, also called HetNet (Heterogeneous Network)
  • small cells including picocells, femtocells, etc.
  • Non-Patent Document 1 Non-Patent Document 1
  • a scenario that uses the same frequency band for both the macro cell and the small cell for example, also called co-channel
  • a scenario that uses a different frequency band for the macro cell and the small cell for example, separate frequency
  • a relatively low frequency band for example, 2 GHz
  • a relatively high frequency band for example, 3.5 GHz in a small cell
  • 10 GHz hereinafter referred to as a high frequency band
  • a user terminal communicates in a small cell that uses a high frequency band with higher capacity. It is preferable to carry out.
  • the path loss in the high frequency band is larger than the path loss in the low frequency band, and it is difficult to ensure wide coverage in the high frequency band. For this reason, for the purpose of expanding the coverage of the small cell, it is considered to increase the transmission power of the reference signal and perform transmission. However, when the transmission power of the reference signal is increased, interference occurs between the small cells, and the reception quality of the reference signal at the user terminal may be degraded.
  • the present invention has been made in view of the above points, and in a small cell that is arranged to overlap with a macro cell, it is possible to expand the coverage of the reference signal and improve the reception quality of the reference signal in the user terminal.
  • An object is to provide a radio base station, a user terminal, and a radio communication method.
  • the radio base station is a radio base station that forms a small cell that overlaps with a macro cell, and includes a generation unit that generates a reference signal for reception quality measurement, and a first in which beam forming is not performed.
  • a transmission unit that transmits the reference signal with a transmission bandwidth narrower than that of the second transmission period in which beam forming is performed and a large transmission power in the transmission period, and the transmission unit transmits the reference signal to each It is characterized by allocating to a band associated with information specific to a radio base station forming a small cell and transmitting.
  • HetNet It is a conceptual diagram of HetNet. It is explanatory drawing of an example of the carrier used with a macrocell and a small cell. It is explanatory drawing of Massive MIMO. It is explanatory drawing of the relationship (one dimension) of a frequency and the number of antenna elements. It is explanatory drawing of the relationship (two dimensions) of a frequency and the number of antenna elements. It is explanatory drawing of the coverage of a small cell. It is explanatory drawing of a reference signal transmission period. It is explanatory drawing of the radio
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of HetNet.
  • HetNet is a wireless communication system in which small cells are arranged so as to geographically overlap with macro cells.
  • the HetNet is a radio base station that forms a macro cell (hereinafter referred to as a macro base station or MeNB (Macro eNodeB)), a radio base station that forms each small cell (hereinafter referred to as a small base station or SeNB (Small eNodeB)), a macro A user terminal (UE: User Equipment) that communicates with at least one of a base station and a small base station.
  • MeNB Micro eNodeB
  • SeNB Small eNodeB
  • UE User Equipment
  • a carrier F1 in a relatively low frequency band (hereinafter referred to as a low frequency band) is used in a macro cell
  • a carrier F2 in a relatively high frequency band (hereinafter referred to as a high frequency band) is used in a small cell.
  • Use is under consideration.
  • coverage securing and mobility support are performed in the macro cell using the carrier F1 in the low frequency band
  • capacity increase and offload are performed in the small cell using the carrier F2 in the high frequency band (Macro-assisted, C / U -plane (also known as split) is also being considered.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the carriers F1 and F2.
  • a carrier in an existing frequency band such as 800 MHz or 2 GHz can be used as the carrier F1 in the low frequency band.
  • the carrier F2 in the high frequency band for example, a carrier in a higher frequency band than the existing frequency band such as 3.5 GHz or 10 GHz can be used.
  • the transmission power density of the carrier F1 is higher than the transmission power density of the carrier F2
  • the coverage of the macro cell is larger than that of the small cell.
  • the transmission bandwidth of the carrier F2 can be secured wider than the transmission bandwidth of the carrier F1
  • the transmission rate (capacity) of the small cell is higher than that of the macro cell.
  • the path loss increases in proportion to the frequency f. Specifically, the path loss is represented by approximately 20 * log10 (f). For this reason, in a small cell in which a carrier F2 in a high frequency band is used, it is considered to compensate for a path loss by applying beam forming such as Massive MIMO (also referred to as three-dimensional (3D) / Massive MIMO). .
  • Massive MIMO also referred to as three-dimensional (3D) / Massive MIMO
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of Massive MIMO.
  • a plurality of antenna elements are arranged on a two-dimensional plane.
  • a plurality of antenna elements may be arranged equally in the horizontal direction and the vertical direction in the two-dimensional plane.
  • the number of antenna elements that can be arranged on the two-dimensional surface theoretically increases in proportion to the square of the frequency f.
  • the plurality of antenna elements may be arranged in three dimensions.
  • FIGS. 4 and 5 are diagrams for explaining the relationship between the frequency f and the number of antenna elements.
  • FIG. 4 illustrates a case where the antenna elements are arranged one-dimensionally.
  • the number of antenna elements Tx that can be arranged with the antenna length L increases in proportion to the increase rate of the frequency f.
  • the frequency f is 2 GHz
  • the beam forming gain increases as the number of antenna elements Tx that can be arranged with the antenna length L increases.
  • the number of antenna elements Tx in which the antenna length L can be arranged is twice that in FIG.
  • the narrower the antenna element interval, the narrower the beam width, and the beamforming gain increases.
  • the beamforming gain of FIG. 4B is twice that of FIG. 4A.
  • FIG. 5 illustrates a case where the antenna elements are arranged on a two-dimensional plane (when Massive MIMO is applied).
  • the number of antenna elements Tx that can be arranged in a predetermined area increases in proportion to the square of the increase rate of the frequency f.
  • the frequency f is 2.5 GHz
  • the frequency f is 5 GHz, which is twice 2.5 GHz
  • the frequency f 10 GHz which is four times 2.5 GHz and 20 GHz which is eight times
  • the beamforming gain increases as the number of antenna elements Tx that can be arranged in a predetermined area increases as shown in FIG. That is, when Massive MIMO is applied, a higher beam forming gain can be obtained as the frequency f is higher. Therefore, when Massive MIMO is applied to the small cell, the path loss in the high frequency band can be compensated by the beam forming gain.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of small cell coverage.
  • the coverage C1 of the reference signal subjected to beam forming is expanded in a predetermined direction as compared to the coverage C2 of the reference signal not subjected to beam forming.
  • UE1 located in the beamforming direction can receive the beamformed reference signal with a predetermined reception quality even outside the coverage C2.
  • UE2 located in the direction opposite to the beamforming direction may not be able to receive the reference signal with sufficient reception quality even within coverage C2.
  • CSI Channel State Information
  • AOA Angle of Arrival
  • AOD Angle of Departure
  • the transmission bandwidth in the reference signal transmission period is narrowed and the transmission power is increased in proportion to the beamforming gain in the data transmission period.
  • the present inventors have studied a wireless communication method capable of suppressing interference between small cells in the reference signal transmission period in which the transmission power is increased, and have reached the present invention.
  • the small base station performs transmission in a reference signal transmission period (first transmission period) in which beamforming is not performed, which is narrower than a data transmission period (second transmission period) in which beamforming is performed.
  • the reference signal is transmitted with high bandwidth and high transmission power.
  • the small base station allocates the reference signal to a band associated with information unique to each small base station and transmits the reference signal.
  • the reference signal transmission period is a period in which the reference signal is transmitted without beamforming.
  • the reference signal is a signal for measuring reception quality, and in the present embodiment, it indicates a discovery signal (DS: Discovery Signal) for the user terminal to detect / measure a small base station.
  • the reference signal is received by other reception such as CRS (Cell-Specific Reference Signal), CSI-RS (Channel State Information-Reference Signal), DM-RS (DeModulation-Reference Signal), PRS (Positioning Reference Signal), etc.
  • a quality measurement signal may be used.
  • the reception quality includes, for example, RSRP (Reference Signal Received Power), RSRQ (Reference Signal Received Quality), SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio), and the like.
  • the reference signal is transmitted with a transmission bandwidth that is narrower than that of the data transmission period (second transmission period) and transmission power is increased.
  • the transmission bandwidth of the reference signal transmission period may be determined based on the beamforming gain, the number of antenna elements, and the like in the data transmission period.
  • the data transmission period (second transmission period) is a period in which a data signal (for example, user data or higher layer control information transmitted by PDSCH (Physical Downlink Shared Channel)) is transmitted by beam forming. .
  • a data signal for example, user data or higher layer control information transmitted by PDSCH (Physical Downlink Shared Channel)
  • PDSCH Physical Downlink Shared Channel
  • the radio communication method includes a reference signal transmission method and a control signal transmission method.
  • the data transmission period not only data signals but also user-specific downlink signals such as L1 / L2 signals and downlink control signals (for example, individual control information transmitted on PDCCH) may be transmitted.
  • This embodiment can be broadly divided into two types: distributed control by a small base station (mode 1-3) and centralized control by a macro base station (mode 4).
  • the small base station autonomously performs control related to reference signal transmission based on the band associated with the information unique to each small base station.
  • the communication overhead required for control is very small.
  • centralized control notifies the band allocated by the macro base station to the small base station, so the amount of communication necessary for the control increases compared to distributed control, but interference can be effectively suppressed. It is.
  • FIGS. 8-12 and 14 show the reference signal transmission period (first transmission period) and data for the base stations (SeNB, small base stations) # 1 to # 3 constituting the small cell.
  • a frequency band assigned to communication with the user terminal in the transmission period (second transmission period) is shown.
  • 8-12 and 14 show three periods t1, t2, and t3 as reference signal transmission periods.
  • SeNB # 1- # 3 uses the same frequency band and has a common part in the coverage of each other in the reference signal transmission period.
  • the transmission bandwidth is narrowed according to the beam forming gain in the data transmission period in which beam forming is performed, and the transmission power is increased, so that the reference signal is Send.
  • each small base station transmits a reference signal by frequency hopping based on a predetermined hopping pattern.
  • the reference signal may be allocated to a single band that is different for each first transmission period (aspect 1.1), or may be allocated by being divided into a plurality of different bands for each first transmission period.
  • Good (Aspect 1.2)
  • the reference signal may be assigned to a different band for each predetermined time in the first transmission period (Aspect 1.3).
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of the wireless communication method according to aspect 1.1.
  • each small base station allocates a reference signal to a single band based on the hopping pattern and transmits the reference signal. Band assignment is changed for each reference signal transmission period.
  • SeNB # 1 has different frequency bands for transmitting reference signals in periods t1, t2, and t3.
  • the number of patterns may be limited to a predetermined number.
  • the hopping pattern is configured such that the reference signal is assigned to a band that differs at least between adjacent small base stations.
  • FIG. 8 shows an example in which the bandwidth allocated to the reference signal is constant at the time shown in the figure, but the bandwidth of the reference signal is configured to be dynamically changed. May be.
  • the bandwidth of the reference signal may be changed according to a hopping pattern, or may be changed based on some random number sequence.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of the wireless communication method according to aspect 1.2.
  • each small base station divides a reference signal into a plurality of bands based on a hopping pattern, and transmits the divided reference signal. Band assignment is changed for each reference signal transmission period.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of the wireless communication method according to aspect 1.3.
  • the aspect 1.3 is different from the aspects 1.1 and 1.2 in that the band allocation is changed during one reference signal transmission period.
  • one reference signal transmission period is divided into two, and different pattern bands are allocated to the two periods. If three patterns 1, 2, and 3 are defined as hopping patterns, there are six ways of assigning patterns to the two periods.
  • interference can be effectively suppressed by shortening the period.
  • the predetermined hopping pattern according to aspect 1 and the predetermined spreading code sequence according to aspect 2 below are generated as random number sequences in association with information unique to each small base station. That is, information specific to the small base station is used as a value (seed value, seed of random number) used for initialization of a random number. Therefore, the band to which the reference signal is assigned is associated with information unique to each small base station.
  • the cycle of the random number sequence (including the pseudo random number sequence) is long and the seed of the random number is different for each small base station. Is preferred.
  • the cell ID of the small cell is used as information unique to the small base station.
  • the seed of the random number is not limited to this, and may be determined from, for example, a geographical position. Moreover, the information regarding the seed of the random number may be notified from the MeNB.
  • the user terminal measures the reception quality of the reference signal after receiving and despreading the reference signal frequency-hopped based on a predetermined hopping pattern at the small base station.
  • the user terminal feeds back the measurement result of the reception quality of the reference signal to the small base station.
  • the user terminal may directly feed back to the small base station using a frequency band used in the small cell (for example, a relatively high frequency band called a capacity carrier), or a frequency used in the macro cell. Even if another frequency band such as a band (for example, a relatively low frequency band called a coverage carrier) is used, it is fed back to the macro base station and the measurement result is notified to the small base station via the macro base station. good.
  • a frequency band used in the small cell for example, a relatively high frequency band called a capacity carrier
  • a coverage carrier for example, a relatively low frequency band called a coverage carrier
  • the small base station transmits the reference signal by frequency hopping based on the predetermined hopping pattern. For this reason, even when beam forming is not performed on the reference signal, it is possible to increase the coverage of the reference signal, suppress interference between small cells, and improve the reception quality of the reference signal in the user terminal.
  • each small base station transmits a reference signal by directly performing spectrum spreading based on a predetermined spreading code sequence.
  • the spreading code sequence may be fixedly determined (Aspect 2.1) or may be changed for each reference signal transmission period (Aspect 2.2).
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of a wireless communication method according to aspect 2.1.
  • each small base station spreads and transmits a reference signal based on a fixedly determined spreading code sequence.
  • FIG. 11 shows an example in which SeNB # 1- # 3 spreads and transmits a reference signal based on different spreading code sequences 1-3.
  • the spreading code sequence in each small base station differs between the small base stations in which the reference signal coverage overlaps at least partially in the reference signal transmission period.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram of a wireless communication method according to aspect 2.2.
  • each small base station spreads and transmits a reference signal using a different spreading code sequence for each reference signal transmission period.
  • the user terminal measures the reception quality of the reference signal after receiving and despreading the reference signal spread based on a predetermined spreading code sequence at the small base station.
  • the small base station directly spreads the reference signal based on the predetermined spreading code sequence and transmits the reference signal. For this reason, even when beam forming is not performed on the reference signal, it is possible to increase the coverage of the reference signal, suppress interference between small cells, and improve the reception quality of the reference signal in the user terminal.
  • FIG. 13 shows a sequence diagram of the wireless communication method according to aspects 1 and 2.
  • the MeNB notifies the SeNB that forms a geographically overlapping small cell of information regarding the hopping pattern of the control signal / reference signal and the seed of the random number of the spreading code sequence (step ST01). Further, information other than information related to the seed of random numbers may be notified. For example, information regarding the band for transmitting the reference signal may be notified, and the band for hopping may be changed according to the information.
  • the SeNB does not require information from the MeNB when generating the hopping pattern and spreading code sequence to be used (for example, when using the cell ID of its own cell as a random number seed)
  • the step ST01 is performed. You don't have to.
  • the SeNB generates a hopping pattern and a spread code sequence of the control signal / reference signal based on the notified information (step ST02). If the SeNB holds a previously generated hopping pattern or spreading code sequence and the hopping pattern or spreading code sequence can be used, step ST02 may not be performed.
  • the SeNB applies frequency hopping or spreading to the subordinate UE based on the generated hopping pattern or spreading code sequence, and controls signals (for example, PSS (Primary Synchronization Signal), SSS (Secondary)). (Synchronization signal) or the like) is transmitted (step ST03).
  • PSS Primary Synchronization Signal
  • SSS Secondary
  • Synchronization signal Synchronization signal
  • BF beam forming
  • the UE that has received the control signal transmits a connection request to the SeNB (step ST04).
  • the SeNB when receiving the connection request from the UE, transmits a reference signal by applying frequency hopping or spreading as in the case of the control signal (step ST05). Moreover, SeNB may transmit a control signal (for example, system information block (SIB: System Information Block)) suitably.
  • SIB system Information Block
  • the hopping pattern generated by performing step ST02 again or A spreading code sequence may be applied to step ST05.
  • the UE performs channel estimation and the like from the received reference signal, and performs CSI feedback (step ST06).
  • the SeNB performs data transmission by appropriately adjusting the antenna using the fed back CSI (step ST07). Data transmission is performed by beam forming (BF).
  • BF beam forming
  • each small base station transmits a reference signal fixedly assigned to a band associated with information unique to each small base station. At this time, it is preferable that the association is performed so that at least different bands are allocated between adjacent small base stations.
  • the cell ID of the small cell is used as information specific to the small base station.
  • the information specific to the small base station is not limited to this, and may be determined from, for example, a geographical position.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram of a wireless communication method according to aspect 3.
  • Each small base station transmits a reference signal fixedly assigned to a frequency band associated with information (for example, cell ID) unique to each small base station. That is, aspect 3 differs from aspect 1 in that the bandwidth is fixedly assigned.
  • FIG. 14 shows a case where the reference signal is assigned to a single band, but a configuration in which a plurality of bands are associated with a cell ID and a reference signal is assigned to the plurality of bands may be employed.
  • the user terminal measures the reception quality of the reference signal after receiving the reference signal transmitted by the small base station assigned to a predetermined band.
  • the small base station transmits the reference signal fixedly assigned to the band associated with the information unique to each small base station. For this reason, even when beam forming is not performed on the reference signal, it is possible to increase the coverage of the reference signal, suppress interference between small cells, and improve the reception quality of the reference signal in the user terminal.
  • the MeNB avoids interference by centrally controlling the allocation of the band of the reference signal used by each subordinate SeNB. Thereby, in aspect 4, it is possible to suppress effectively interference between SeNBs.
  • FIG. 14 described above is also an explanatory diagram of the wireless communication method according to aspect 4.
  • each small base station allocates a reference signal to a predetermined band and transmits it.
  • the band allocated to the reference signal of each SeNB is centrally managed by the MeNB, it is possible to suitably prevent interference by not overlapping the bands of the SeNBs. It is.
  • MeNB notifies the band (for example, resource block) which allocates a reference signal with respect to each SeNB.
  • the present invention is not limited to this, and the MeNB may notify the information about the band, and the SeNB may determine the band to which the reference signal is allocated based on the information.
  • FIG. 14 shows a case where the bandwidth of each SeNB is assigned in a fixed manner, but the assignment may be dynamically changed by notifying the bandwidth that the MeNB assigns to the SeNB at an arbitrary timing. For example, after the end of the period t2 shown in FIG. 14, the MeNB notifies the SeNB # 1 and # 2 of the band to which the reference signal is allocated, and the band used by the SeNB # 1 and # 2 in the period t3 can be switched. . Further, FIG. 14 shows a case where the reference signal is assigned to a single band, but the reference signal may be divided and assigned to a plurality of bands.
  • the user terminal measures the reception quality of the reference signal after receiving the reference signal transmitted by the small base station assigned to a predetermined band.
  • the small base station allocates the reference signal to the band notified from the macro base station and transmits the reference signal. For this reason, even when beam forming is not performed on the reference signal, it is possible to increase the coverage of the reference signal, suppress interference between small cells, and improve the reception quality of the reference signal in the user terminal.
  • FIG. 15 shows a sequence diagram of the wireless communication method according to aspects 3 and 4.
  • step ST11 since step ST11 is not performed, “notified band” is read as “band determined by its own small base station”.
  • Steps ST13, ST15, and ST16 are the same as steps ST04, ST06, and ST07 in FIG.
  • the MeNB notifies the transmission band of the control signal / reference signal to the SeNB that forms a geographically overlapping small cell (step ST11).
  • control is performed so that bands used in each SeNB do not overlap.
  • the bandwidth of the notified band is narrower than the bandwidth used by the SeNB in the data transmission period.
  • step ST11 is not performed.
  • the SeNB transmits a control signal (for example, PSS, SSS, etc.) to the subordinate UE using the notified band (step ST12).
  • a control signal for example, PSS, SSS, etc.
  • beam forming is not performed for the control signal.
  • the SeNB When the SeNB receives a connection request from the UE, the SeNB transmits a reference signal in a narrow band, similar to the control signal (step ST14).
  • SeNB may transmit a control signal (for example, SIB) suitably. If the transmission band is notified again from the MeNB between the transmission of the control signal in step ST12 and the transmission of the reference signal in step ST14, the band used in step ST12 and step ST14 may be different. good.
  • modes 1 to 4 of the present embodiment can be combined as appropriate.
  • the reference signal in SeNB # 1 is assigned to a high frequency band based on aspect 4, while the reference signal in SeNB # 2 and # 3 is based on aspect 1.
  • the hopping may be performed in a band other than the high frequency band. Thereby, it is possible to implement control in view of the trade-off between controllability and communication traffic related to control.
  • the reference signal spread in aspect 2 may be further hopped in aspect 1.
  • FIG. 16 is a schematic configuration diagram of the radio communication system according to the present embodiment.
  • the radio communication system shown in FIG. 16 is a system including, for example, an LTE system, an LTE-A system, IMT-Advanced, 4G, FRA (Future Radio Access), and the like.
  • the radio communication system 1 includes a macro base station 11 that forms a macro cell C1, and small base stations 12a and 12b that are arranged in the macro cell C1 and form a small cell C2 that is narrower than the macro cell C1. I have. Moreover, the user terminal 20 is arrange
  • a carrier F1 having a relatively low frequency band such as 800 MHz or 2 GHz is used.
  • a carrier F2 having a relatively high frequency band such as 3.5 GHz or 10 GHz is used.
  • the carrier F1 may be called an existing carrier, a legacy carrier, a coverage carrier, or the like.
  • the carrier F2 may be referred to as an additional carrier, a capacity carrier, or the like.
  • carriers in the same frequency band may be used.
  • the macro base station 11 and each small base station 12 may be wired or wirelessly connected.
  • the macro base station 11 and each small base station 12 are connected to the higher station apparatus 30 and connected to the core network 40 via the higher station apparatus 30.
  • the upper station device 30 includes, for example, an access gateway device, a radio network controller (RNC), a mobility management entity (MME), and the like, but is not limited thereto.
  • RNC radio network controller
  • MME mobility management entity
  • the macro base station 11 is a radio base station having a relatively wide coverage, and may be referred to as an eNodeB (eNB), a radio base station, a transmission point, or the like.
  • the small base station 12 is a radio base station having local coverage, and may be called an RRH (Remote Radio Head), a pico base station, a femto base station, a Home eNodeB, a transmission point, an eNodeB (eNB), or the like.
  • the user terminal 20 is a terminal that supports various communication schemes such as LTE and LTE-A, and may include not only a mobile communication terminal but also a fixed communication terminal.
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access
  • a downlink shared channel (PDSCH: Physical Downlink Shared Channel) shared by each user terminal 20, a downlink control channel (PDCCH: Physical Downlink Control Channel, EPDCCH: Enhanced) Physical Downlink Control Channel), PCFICH, PHICH, broadcast channel (PBCH), etc.
  • PDSCH Physical Downlink Shared Channel
  • PDCCH Physical Downlink Control Channel
  • EPDCCH Enhanced Physical Downlink Control Channel
  • PCFICH Physical Downlink Control Channel
  • PHICH Physical Downlink Control Channel
  • PBCH broadcast channel
  • an uplink shared channel (PUSCH: Physical Uplink Shared Channel) shared by each user terminal 20 and an uplink control channel (PUCCH: Physical Uplink Control Channel) are used as uplink communication channels. It is done. User data and higher layer control information are transmitted by PUSCH. Also, downlink radio quality information (CQI: Channel Quality Indicator), delivery confirmation information (ACK / NACK), and the like are transmitted by PUCCH.
  • PUSCH Physical Uplink Shared Channel
  • PUCCH Physical Uplink Control Channel
  • FIG. 17 is an overall configuration diagram of the radio base station 10 according to the present embodiment.
  • the radio base station 10 includes a plurality of transmission / reception antennas 101 (antenna ports) for MIMO transmission, an amplifier unit 102, a transmission / reception unit 103, a baseband signal processing unit 104, a call processing unit 105, and a transmission path interface 106.
  • the plurality of transmission / reception antennas 101 may be configured by antenna elements for Massive MIMO.
  • User data transmitted from the radio base station 10 to the user terminal 20 via the downlink is input from the higher station apparatus 30 to the baseband signal processing unit 104 via the transmission path interface 106.
  • the baseband signal processing unit 104 performs PDCP layer processing, user data division / combination, RLC layer transmission processing such as RLC (Radio Link Control) retransmission control transmission processing, MAC (Medium Access Control) retransmission control, for example, HARQ transmission processing, scheduling, transmission format selection, channel coding, inverse fast Fourier transform (IFFT) processing, and precoding processing are performed and transferred to each transceiver 103.
  • RLC layer transmission processing such as RLC (Radio Link Control) retransmission control transmission processing, MAC (Medium Access Control) retransmission control, for example, HARQ transmission processing, scheduling, transmission format selection, channel coding, inverse fast Fourier transform (IFFT) processing, and precoding processing are performed and transferred to each transceiver 103.
  • HARQ transmission processing scheduling, transmission format selection, channel coding, inverse fast Fourier transform (IFFT) processing, and precoding processing are performed and transferred to each transceiver 103.
  • IFFT inverse fast Fourier transform
  • Each transmitting / receiving unit 103 converts the downlink signal output by precoding from the baseband signal processing unit 104 for each antenna to a radio frequency band.
  • the amplifier unit 102 amplifies the frequency-converted radio frequency signal and transmits the amplified signal using the transmission / reception antenna 101.
  • the radio frequency signal received by each transmitting / receiving antenna 101 is amplified by the amplifier unit 102, frequency-converted by each transmitting / receiving unit 103, converted into a baseband signal, and sent to the baseband signal processing unit 104. Entered.
  • the baseband signal processing unit 104 performs FFT processing, IDFT processing, error correction decoding, MAC retransmission control reception processing, RLC layer, and PDCP layer reception processing on user data included in the input uplink signal.
  • the data is transferred to the higher station apparatus 30 via the transmission path interface 106.
  • the call processing unit 105 performs call processing such as communication channel setting and release, state management of the radio base station 10, and radio resource management.
  • FIG. 18 is an overall configuration diagram of the user terminal 20 according to the present embodiment.
  • the user terminal 20 includes a plurality of transmission / reception antennas 201 for MIMO transmission, an amplifier unit 202, a transmission / reception unit 203, a baseband signal processing unit 204, and an application unit 205.
  • radio frequency signals received by a plurality of transmission / reception antennas 201 are respectively amplified by an amplifier unit 202, frequency-converted by a transmission / reception unit 203, and input to a baseband signal processing unit 204.
  • the baseband signal processing unit 204 performs FFT processing, error correction decoding, retransmission control reception processing, and the like.
  • User data included in the downlink signal is transferred to the application unit 205.
  • the application unit 205 performs processing related to layers higher than the physical layer and the MAC layer. Also, broadcast information in the downlink data is also transferred to the application unit 205.
  • uplink user data is input from the application unit 205 to the baseband signal processing unit 204.
  • transmission processing for retransmission control H-ARQ (Hybrid ARQ)
  • channel coding precoding
  • DFT processing IFFT processing
  • / receiving unit 203 converts the baseband signal output from the baseband signal processing unit 204 into a radio frequency band.
  • the amplifier unit 202 amplifies the frequency-converted radio frequency signal and transmits the amplified signal using the transmitting / receiving antenna 201.
  • FIG. 19 is a functional configuration diagram of the small base station 12 according to the present embodiment.
  • the following functional configuration is configured by the baseband signal processing unit 104 included in the small base station 12 and the like.
  • the small base station 12 includes a data signal generation unit 301, a beamforming unit 302, a reference signal generation unit 303, a determination unit 304, and a mapping unit 305.
  • the data signal generation unit 301 generates a data signal transmitted in the data transmission period (second transmission period) and outputs the data signal to the beam forming unit 302.
  • the data signal includes user data transmitted on the PDSCH, higher layer control information, and the like.
  • the data signal output to the transmission / reception unit 103 is beamformed and transmitted in the data transmission period (FIG. 8).
  • the beam forming unit 302 performs beam forming on the user terminal 20 based on feedback information (for example, CSI, AOA, AOD, etc.) from the user terminal 20. Specifically, the beamforming unit 302 weights the data signal output from the data signal generation unit 301 and outputs the weighted data signal to the transmission / reception unit 103.
  • feedback information for example, CSI, AOA, AOD, etc.
  • the reference signal generation unit 303 (generation unit) generates a reference signal transmitted in the reference signal transmission period (first transmission period) and outputs the reference signal to the mapping unit 305.
  • the reference signal is a signal for measuring reception quality, and typically a discovery signal is used.
  • other reception quality measurement signals such as CRS, CSI-RS, and DM-RS may be used.
  • the determining unit 304 determines the transmission bandwidth of the reference signal transmission period based on the gain by beam forming (beam forming gain) in the beam forming unit 302. Specifically, the determination unit 304 determines the transmission bandwidth of the reference signal transmission period to be narrower than the data transmission period based on the beamforming gain in the data transmission period. As a result, the transmission power in the reference signal period is increased from the data transmission period in proportion to the transmission bandwidth.
  • the mapping unit 305 maps the reference signal generated by the reference signal generation unit 303 to the radio resource having the transmission bandwidth determined by the determination unit 304. Specifically, mapping section 305 assigns the reference signal to a band associated with information specific to small base station 12 and transmits the reference signal. For example, the mapping unit 305 may frequency hop the reference signal based on a predetermined hopping pattern (Aspect 1). Here, the mapping unit 305 may map the reference signal to a different single band for each first transmission period based on the hopping pattern (Aspect 1.1) or divide the reference signal into a plurality of different bands. May be mapped (Aspect 1.2). Moreover, the mapping part 305 may map a reference signal to a different band for every predetermined time among 1st transmission periods based on a hopping pattern (mode 1.3).
  • the mapping unit 305 may directly spread the reference signal based on a predetermined spreading code sequence (Aspect 2). Specifically, the mapping unit 305 may spread the reference signal based on a fixedly determined spreading code sequence (aspect 2.1), or spreading changed for each reference signal transmission period. You may spread based on a code sequence (aspect 2.2).
  • the mapping unit 305 may fixedly map the reference signal to a band associated with information unique to each small base station (Aspect 3).
  • the mapping unit 305 may map the reference signal to a predetermined band based on the reference signal band allocation information notified from the macro base station 11 (Aspect 4).
  • the reference signal mapped to the radio resource by the mapping unit 305 is output to the transmission / reception unit 103, and is transmitted with a transmission bandwidth narrower than the transmission bandwidth of the data transmission period and a large transmission power in the reference signal transmission period. Thereby, the reference signal is transmitted with a transmission power larger than the data transmission period.
  • the transmission unit of the present invention includes the mapping unit 305 and the transmission / reception unit 103.
  • FIG. 20 is a functional configuration diagram of the user terminal 20 according to the present embodiment.
  • the following functional configuration is configured by the baseband signal processing unit 204 included in the user terminal 20.
  • the user terminal 20 includes a measurement unit 401 and a channel estimation unit 402.
  • the measurement unit 401 receives from the transmission / reception unit 203 a reference signal that the small base station 12 assigns and transmits to a band associated with information unique to the small base station 12, and measures the reception quality of the reference signal. Specifically, measurement section 401 despreads the spectrum-spread reference signal based on a predetermined random number sequence and measures the reception quality of the reference signal (aspects 1 and 2). Moreover, the measurement part 401 measures the reception quality of the reference signal allocated to the predetermined band (aspects 3 and 4).
  • a random number sequence, a hopping pattern, a spreading code sequence, information on a band to which a reference signal is allocated, etc. necessary for reception quality measurement may be notified from a macro base station, a small base station, other user terminals, and the like. good.
  • the reception quality includes RSRP, RSRQ, SINR, and the like.
  • the channel estimation unit 402 performs channel estimation based on the reception quality measured by the measurement unit 401. Specifically, the channel estimation unit 402 generates channel state information (CSI) corresponding to the reception quality measured by the measurement unit 401 and outputs the channel state information (CSI) to the transmission / reception unit 203.
  • the CSI may include CQI (Channel Quality Indicator), PMI (Precoding Matrix Indicator), RI (Rank Indicator), and the like.
  • the small base station 12 assigns a reference signal to a band associated with information unique to the small base station 12 and transmits the reference signal. Specifically, according to radio communication system 1 according to aspects 1 and 2 of the present embodiment, small base station 12 spreads a reference signal based on a predetermined random number sequence and transmits the reference signal. Also, according to radio communication system 1 according to aspect 3 of the present embodiment, small base station 12 allocates a reference signal to a band associated with information unique to each small base station and transmits the reference signal. Moreover, according to the wireless communication system 1 according to the aspect 4 of the present embodiment, the small base station 12 determines the reference signal based on the reference signal band allocation information notified from the macro base station 11.
  • the reference signal is transmitted in the reference signal transmission period with a transmission bandwidth narrower than that of the data transmission period and a large transmission power, but the present invention is not limited to this.
  • the present invention is also applicable when the transmission bandwidth is not narrowed.

Landscapes

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Abstract

　マクロセルと重複して配置されるスモールセルにおいて、参照信号のカバレッジを拡大すると共に、スモールセル間の干渉を抑制し、ユーザ端末における参照信号の受信品質を向上させること。本発明の無線通信方法は、マクロセルと重複して配置されるスモールセルを形成する無線基地局における無線通信方法であって、受信品質測定用の参照信号を生成する工程と、ビームフォーミングが行われない第１送信期間において、ビームフォーミングが行われる第２送信期間よりも狭い送信帯域幅かつ大きな送信電力で、前記参照信号を送信する工程と、を有し、前記参照信号を、各スモールセルを形成する無線基地局特有の情報に対応付けられた帯域に割り当てて送信する。

Description

無線基地局、ユーザ端末及び無線通信方法
　本発明は、マクロセルとスモールセルとが重複して配置される次世代移動通信システムにおける無線基地局、ユーザ端末及び無線通信方法に関する。
　ＬＴＥ（Long　Term　Evolution）やＬＴＥの後継システム（例えば、ＬＴＥアドバンスト、ＦＲＡ（Future　Radio　Access）、４Ｇなどともいう）では、半径数百メートルから数キロメートル程度の相対的に大きいカバレッジを有するマクロセルと重複して、半径数メートルから数十メートル程度の相対的に小さいカバレッジを有するスモールセル（ピコセル、フェムトセルなどを含む）が配置される無線通信システム（例えば、ＨｅｔＮｅｔ（Heterogeneous　Network）ともいう）が検討されている（例えば、非特許文献１）。
　かかる無線通信システムでは、マクロセルとスモールセルとの双方で同一の周波数帯を用いるシナリオ（例えば、co-channelともいう）や、マクロセルとスモールセルとで異なる周波数帯を用いるシナリオ（例えば、separate　frequencyともいう）が検討されている。具体的には、後者のシナリオでは、マクロセルにおいて、相対的に低い周波数帯（例えば、２ＧＨｚ）（以下、低周波数帯という）を用い、スモールセルにおいて相対的に高い周波数帯（例えば、３．５ＧＨｚや１０ＧＨｚ）（以下、高周波数帯という）を用いることも検討されている。
　マクロセルにおいて低周波数帯を用い、スモールセルにおいて高周波数帯を用いる無線通信システムでは、容量増大やオフロードの観点からは、よりキャパシティの高い高周波数帯が用いられるスモールセルで、ユーザ端末が通信を行うことが好ましい。
　一方、高周波数帯のパスロスは、低周波数帯のパスロスと比較して大きく、高周波数帯では、広いカバレッジを確保し難くなる。このため、スモールセルのカバレッジ拡大を目的として、参照信号の送信電力を増加して送信を行うことが検討されている。しかしながら、参照信号の送信電力を増加する場合には、スモールセル間で干渉が発生し、ユーザ端末における参照信号の受信品質が低下する恐れがある。
　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、マクロセルと重複して配置されるスモールセルにおいて、参照信号のカバレッジを拡大すると共に、ユーザ端末における参照信号の受信品質を向上することができる無線基地局、ユーザ端末及び無線通信方法を提供することを目的とする。
　本発明の無線基地局は、マクロセルと重複して配置されるスモールセルを形成する無線基地局であって、受信品質測定用の参照信号を生成する生成部と、ビームフォーミングが行われない第１送信期間において、ビームフォーミングが行われる第２送信期間よりも狭い送信帯域幅かつ大きな送信電力で、前記参照信号を送信する送信部と、を具備し、前記送信部は、前記参照信号を、各スモールセルを形成する無線基地局特有の情報に対応付けられた帯域に割り当てて送信することを特徴とする。
　本発明によれば、マクロセルと重複して配置されるスモールセルにおいて、参照信号のカバレッジを拡大すると共に、スモールセル間の干渉を抑制し、ユーザ端末における参照信号の受信品質を向上することができる。
ＨｅｔＮｅｔの概念図である。 マクロセルとスモールセルで用いられるキャリアの一例の説明図である。 Ｍａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯの説明図である。 周波数とアンテナ素子数との関係（１次元）の説明図である。 周波数とアンテナ素子数との関係（２次元）の説明図である。 スモールセルのカバレッジの説明図である。 参照信号送信期間の説明図である。 本実施の形態の態様１．１に係る無線通信方法の説明図である。 本実施の形態の態様１．２に係る無線通信方法の説明図である。 本実施の形態の態様１．３に係る無線通信方法の説明図である。 本実施の形態の態様２．１に係る無線通信方法の説明図である。 本実施の形態の態様２．２に係る無線通信方法の説明図である。 本実施の形態の態様１及び２に係る無線通信方法のシーケンス図である。 本実施の形態の態様３及び４に係る無線通信方法の説明図である。 本実施の形態の態様３及び４に係る無線通信方法のシーケンス図である。 本実施の形態に係る無線通信システムの一例を示す概略図である。 本実施の形態に係る無線基地局の全体構成の説明図である。 本実施の形態に係るユーザ端末の全体構成の説明図である。 本実施の形態に係るスモール基地局の機能構成の説明図である。 本実施の形態に係るユーザ端末の機能構成の説明図である。
　図１は、ＨｅｔＮｅｔの概念図である。図１に示すように、ＨｅｔＮｅｔは、マクロセルと地理的に重複するようにスモールセルが配置される無線通信システムである。ＨｅｔＮｅｔは、マクロセルを形成する無線基地局（以下、マクロ基地局又はＭｅＮＢ（Macro　eNodeB）という）、各スモールセルを形成する無線基地局（以下、スモール基地局又はＳｅＮＢ（Small　eNodeB）という）、マクロ基地局及びスモール基地局の少なくとも一つと通信するユーザ端末（ＵＥ：User　Equipment）とを含む。
　図１に示すＨｅｔＮｅｔでは、マクロセルにおいて相対的に低い周波数帯（以下、低周波数帯という）のキャリアＦ１を用い、スモールセルにおいて相対的に高い周波数帯（以下、高周波数帯という）のキャリアＦ２を用いることが検討されている。この場合、低周波数帯のキャリアＦ１を用いるマクロセルにおいて、カバレッジ確保やモビリティサポートを行い、高周波数帯のキャリアＦ２を用いるスモールセルにおいて、容量増大やオフロードを行うこと（Macro-assisted、Ｃ／Ｕ-plane　splitなどともいう）も検討されている。
　図２は、キャリアＦ１、Ｆ２の一例を示す図である。図２に示すように、低周波数帯のキャリアＦ１としては、例えば、８００ＭＨｚや２ＧＨｚなどの既存の周波数帯（Existing　cellular　bands）のキャリアを用いることができる。一方、高周波数帯のキャリアＦ２としては、例えば、３．５ＧＨｚや１０ＧＨｚなど、既存の周波数帯よりも高い周波数帯（Higher　frequency　bands）のキャリアを用いることができる。
　図２に示すように、キャリアＦ１の送信電力密度（Transmit　power　density）は、キャリアＦ２の送信電力密度より高いため、マクロセルのカバレッジはスモールセルよりも大きくなる。一方、キャリアＦ２の送信帯域幅（bandwidth）は、キャリアＦ１の送信帯域幅よりも広く確保できるため、スモールセルの伝送速度（キャパシティ）はマクロセルよりも高くなる。
　ところで、パスロス（path-loss）は、周波数ｆに比例して増加する。具体的には、パスロスは、およそ２０＊ｌｏｇ１０（ｆ）で示される。このため、高周波数帯のキャリアＦ２が用いられるスモールセルでは、Ｍａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯ（３次元（３Ｄ）／Ｍａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯともいう）などによるビームフォーミングを適用することで、パスロスを補償することが検討されている。
　図３は、Ｍａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯの説明図である。Ｍａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯを用いる場合、複数のアンテナ素子が２次元面に配置される。例えば、図３に示すように、２次元面における水平方向と垂直方向とで均等に、複数のアンテナ素子が配置されてもよい。かかる場合、２次元面に配置可能なアンテナ素子数は、理論上、周波数ｆの２乗に比例して増加する。なお、図示しないが、複数のアンテナ素子は、３次元で配置されてもよい。
　図４及び５を参照し、周波数ｆとアンテナ素子数との関係を説明する。図４及び５は、周波数ｆとアンテナ素子数との関係を説明するための図である。
　図４では、アンテナ素子が１次元で配列される場合を説明する。アンテナ素子が１次元で配置される場合、周波数ｆの増加率に比例して、アンテナ長Ｌで配置可能なアンテナ素子数Ｔｘが増加する。例えば、図４Ａに示すように、周波数ｆが２ＧＨｚである場合、アンテナ長Ｌに６個のアンテナ素子が配列されるとする。この場合、図４Ｂに示すように、周波数ｆが４ＧＨｚ（図４Ａの２倍）となると、同じアンテナ長Ｌに１２個（＝６×２）のアンテナ素子を配置可能となる。
　また、アンテナ素子が１次元で配置される場合、アンテナ長Ｌで配置可能なアンテナ素子数Ｔｘが増加するにつれて、ビームフォーミングゲインが増加する。例えば、図４Ｂでは、アンテナ長Ｌが配置可能なアンテナ素子数Ｔｘが図４Ａの２倍になるので、アンテナ素子間の間隔（以下、アンテナ素子間隔）が、図４Ａの１／２となる。アンテナ素子間隔が狭いほど、ビーム幅が狭くなるので、ビームフォーミングゲインが増加する。このため、図４Ｂのビームフォーミングゲインは、図４Ａの２倍となる。
　一方、図５では、アンテナ素子が２次元面に配置される場合（Ｍａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯを適用する場合）を説明する。アンテナ素子が２次元で配置される場合、周波数ｆの増加率の２乗に比例して、所定面積で配置可能なアンテナ素子数Ｔｘが増加する。例えば、図５に示すように、周波数ｆが２．５ＧＨｚである場合、所定の２次元面に１個のアンテナ素子が配置されるとする。この場合、周波数ｆが２．５ＧＨｚの１．４倍の３．５ＧＨｚになると、アンテナ素子数Ｔｘは、１．４２＝１．９６≒２となる。また、周波数ｆが２．５ＧＨｚの２倍の５ＧＨｚになると、アンテナ素子数Ｔｘは、２２＝４となる。周波数ｆが、２．５ＧＨｚの４倍の１０ＧＨｚ、８倍の２０ＧＨｚとなる場合も同様に、アンテナ素子数Ｔｘは、４２＝１６、８２＝６４となる。
　また、アンテナ素子が２次元で配置される場合も、所定面積で配置可能なアンテナ素子数Ｔｘが増加するにつれて、図５に示すように、ビームフォーミングゲインが増加する。すなわち、Ｍａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯを適用する場合、周波数ｆが高いほど、大きなビームフォーミングゲインを得ることができる。したがって、スモールセルにおいてＭａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯを適用する場合、ビームフォーミングゲインにより、高周波数帯のパスロスを補償することができる。
　図６は、スモールセルのカバレッジの説明図である。図６に示すように、ビームフォーミングされる参照信号のカバレッジＣ１は、ビームフォーミングされない参照信号のカバレッジＣ２と比べて、所定方向に拡大する。これにより、ビームフォーミング方向に位置するＵＥ１は、カバレッジＣ２外であっても、ビームフォーミングされた参照信号を所定の受信品質で受信できる。一方、ビームフォーミング方向とは逆方向に位置するＵＥ２は、カバレッジＣ２内であっても、当該参照信号を十分な受信品質で受信できない恐れがある。
　また、ビームフォーミングを行うためには、チャネル状態を示すＣＳＩ（Channel　State　Information）などのユーザ端末からのフィードバック情報や、アンテナ素子の重み付けに用いられるＡＯＡ（Angle　of　Arrival）やＡＯＤ（Angle　of　Departure）などを取得する必要がある。このため、フィードバック情報、ＡＯＡ、ＡＯＤなどが未知となる期間ではビームフォーミングを行うことができず、当該期間に送信される参照信号をユーザ端末が十分な受信品質で受信できないことが想定される。
　そこで、Ｍａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯなどによるビームフォーミングを行わずに、ユーザ端末における参照信号の受信品質を向上させる方法が検討されている。具体的には、図７に示すように、ビームフォーミングが行われない参照信号送信期間においては、ビームフォーミングが行われるデータ送信期間よりも、送信帯域幅を狭くして、送信電力を大きくすることが検討されている。
　例えば、図７では、データ送信期間におけるビームフォーミングゲインに比例して、参照信号送信期間における送信帯域幅が狭められ、送信電力が増加される。これにより、高周波数帯のキャリアＦ２が用いられるスモールセルにおいても、ビームフォーミングを行わずに、参照信号のカバレッジを拡大し、ユーザ端末における参照信号の受信品質を向上することができる。
　しかしながら、図７に示すように、送信帯域幅が狭められ、送信電力が増加された参照信号送信期間においては、ビームフォーミングが行われないため、近隣のスモールセルが同一の周波数帯で参照信号を送信する場合には、当該スモールセル間で干渉が発生し、ユーザ端末における参照信号の受信品質が低下する恐れがある。
　そこで、本発明者らは、送信電力が増加された参照信号送信期間において、スモールセル間の干渉を抑制することができる無線通信方法を検討し、本発明に至った。
　本発明に係る無線通信方法では、スモール基地局が、ビームフォーミングが行われない参照信号送信期間（第１送信期間）において、ビームフォーミングが行われるデータ送信期間（第２送信期間）よりも狭い送信帯域幅かつ大きな送信電力で、参照信号を送信する。また、スモール基地局は、当該参照信号を各スモール基地局特有の情報に対応付けられた帯域に割り当てて送信する。
　ここで、参照信号送信期間（第１送信期間）とは、ビームフォーミングせずに参照信号が送信される期間である。また、参照信号は、受信品質測定用の信号であり、本実施の形態では、ユーザ端末がスモール基地局を検出／測定するためのディスカバリー信号（DS:Discovery　Signal）のことを指す。ただし、参照信号は、例えば、ＣＲＳ（Cell-Specific　Reference　Signal）、ＣＳＩ－ＲＳ（Channel　State　Information-Reference　Signal）、ＤＭ－ＲＳ（DeModulation-Reference　Signal）、ＰＲＳ（Positioning　Reference　Signal）など、他の受信品質測定用の信号を用いても良い。なお、受信品質には、例えば、ＲＳＲＰ（Reference　Signal　Received　Power）、ＲＳＲＱ（Reference　Signal　Received　Quality）、ＳＩＮＲ（Signal　to　Interference　plus　Noise　Ratio）などが含まれる。
　また、参照信号送信期間では、下記の図８などに示されるように、データ送信期間（第２送信期間）よりも送信帯域幅を狭くして、送信電力を増加させて、参照信号が送信される。このため、データ送信期間のようにビームフォーミングゲインが得られなくても、ユーザ端末における参照信号の受信品質の低下を防止できる。なお、参照信号送信期間の送信帯域幅は、データ送信期間におけるビームフォーミングゲイン、アンテナ素子数などに基づいて、決定されても良い。
　一方、データ送信期間（第２送信期間）とは、ビームフォーミングをしてデータ信号（例えば、ＰＤＳＣＨ（Physical　Downlink　Shared　Channel）で送信されるユーザデータや上位レイヤ制御情報）が送信される期間である。データ送信期間では、ビームフォーミングゲインにより、ユーザ端末における受信品質の低下を防止できる。
　なお、参照信号送信期間では、参照信号だけでなく、下りシステム情報や制御信号など（例えば、ＢＣＣＨ（Broadcast　Control　Channel）やセルサーチに利用される同期信号、ＰＤＣＣＨ（Physical　Downlink　Control　Channel）で送信される共通制御情報など）のユーザ固有でない下り信号が送信されてもよい。すなわち、本実施の形態に係る無線通信方法は、参照信号送信方法及び制御信号送信方法を含む。また、データ送信期間では、データ信号だけでなく、Ｌ１／Ｌ２信号、下り制御信号（例えば、ＰＤＣＣＨで送信される個別制御情報）など、ユーザ固有の下り信号が送信されてもよい。
　本実施の形態は、大別すると、スモール基地局による分散制御（態様１－３）及びマクロ基地局による集中制御（態様４）の２つとなる。分散制御は、スモール基地局が自律的に、各スモール基地局特有の情報に対応付けられた帯域に基づいて参照信号送信に係る制御を行うため、マクロ基地局とスモール基地局との間の当該制御に必要な通信オーバヘッドが非常に小さい。一方、集中制御は、マクロ基地局がスモール基地局に対して割り当てる帯域を通知するため、当該制御に必要な通信量が分散制御に比べて増加するものの、干渉を効果的に抑制することが可能である。
　以下、本実施の形態の各態様に係る無線通信方法を詳細に説明する。説明で参照する図のうち、図８－１２及び１４には、スモールセルを構成する基地局（ＳｅＮＢ、スモール基地局）＃１－＃３について、参照信号送信期間（第１送信期間）及びデータ送信期間（第２送信期間）にユーザ端末との通信に割り当てる周波数帯が示されている。また、図８－１２及び１４には、参照信号送信期間として、期間ｔ１、ｔ２及びｔ３の３つが示されている。なお、ＳｅＮＢ＃１－＃３は同じ周波数帯を利用するとともに、参照信号送信期間において互いのカバレッジに共通部分がある。なお、本実施の形態では、ビームフォーミングが行われない参照信号送信期間において、ビームフォーミングが行われるデータ送信期間のビームフォーミングゲインに従って送信帯域幅を狭くして、送信電力を大きくして参照信号を送信する。
（態様１）
　図８－１０を参照し、本実施の形態の態様１に係る無線通信方法を説明する。態様１に係る無線通信方法では、各スモール基地局は、参照信号を、所定のホッピングパターンに基づいて周波数ホッピングして送信する。ここで、参照信号は、第１送信期間毎に異なる単一の帯域に割り当てられても良いし（態様１．１）、第１送信期間毎に異なる複数の帯域に分割して割り当てられても良い（態様１．２）。また、参照信号は、第１送信期間のうち所定の時間毎に異なる帯域に割り当てられても良い（態様１．３）。
　図８は、態様１．１に係る無線通信方法の説明図である。態様１．１においては、各スモール基地局は、ホッピングパターンに基づいて参照信号を単一の帯域に割り当てて送信する。また、帯域の割り当ては、参照信号送信期間毎に変更する。例えば、図８において、ＳｅＮＢ＃１は、期間ｔ１、ｔ２及びｔ３で、参照信号を送信する周波数帯が異なっている。
　ここで、ホッピングパターンには、格別の制限はない。例えば、パターンの数を所定の個数に制限しても良い。ただし、ホッピングパターンは、少なくとも隣接するスモール基地局間で異なる帯域に参照信号が割り当てられるように構成されていることが好ましい。また、図８には、図示される時間において、参照信号に割り当てられる帯域幅が一定である場合の例が示されているが、参照信号の帯域幅は動的に変更されるように構成しても良い。例えば、参照信号の帯域幅は、ホッピングパターンに従って変更されても良いし、何らかの乱数系列に基づいて変更されても良い。
　図９は、態様１．２に係る無線通信方法の説明図である。態様１．２においては、各スモール基地局は、ホッピングパターンに基づいて参照信号を複数の帯域に分割して割り当てて送信する。また、帯域の割り当ては、参照信号送信期間毎に変更する。
　図１０は、態様１．３に係る無線通信方法の説明図である。態様１．３において、態様１．１及び１．２と異なる点は、１つの参照信号送信期間中に帯域の割り当てが変わることである。例えば、図１０に示すように、１つの参照信号送信期間を２つに分け、当該２つの期間に異なるパターンの帯域を割り当てる。ホッピングパターンとして、パターン１、２及び３の３通りが規定されているとすると、当該２つの期間へのパターンの割り当て方は６通りある。態様１．３に係る無線通信方法では、複数のＳｅＮＢで同じ帯域に参照信号が割り当てられる期間が生じた場合でも、当該期間を短くすることで、干渉を効果的に抑制できる。
　ここで、態様１に係る所定のホッピングパターン及び下記の態様２に係る所定の拡散符号系列は、各スモール基地局で特有の情報に対応付けられて、乱数系列として生成される。すなわち、スモール基地局特有の情報を、乱数の初期化に使用する値（シード値、乱数の種）として用いる。したがって、参照信号が割り当てられる帯域は各スモール基地局特有の情報に対応付けられている。なお、複数のスモールセルで同じホッピングパターン及び拡散符号系列が選択されないようにするためには、乱数系列（擬似乱数列を含む）の周期が長く、かつ乱数の種が各スモール基地局で異なることが好ましい。本実施の形態では、スモール基地局特有の情報としてスモールセルのセルＩＤを用いる。ただし、乱数の種はこれに限られるものではなく、例えば地理的位置から決定されても良い。また、乱数の種に関する情報は、ＭｅＮＢから通知されても良い。
　また、態様１に係る無線通信方法において、ユーザ端末は、スモール基地局で所定のホッピングパターンに基づいて周波数ホッピングされた参照信号を受信し逆拡散した後、参照信号の受信品質を測定する。
　ユーザ端末は、参照信号の受信品質の測定結果をスモール基地局にフィードバックする。ここで、ユーザ端末は、スモールセルで用いられる周波数帯（例えば、キャパシティキャリアと呼ばれる相対的に高い周波数帯）を用いて、直接スモール基地局にフィードバックしてもよいし、マクロセルで用いられる周波数帯（例えば、カバレッジキャリアと呼ばれる相対的に低い周波数帯）などの別周波数帯を用いて、マクロ基地局にフィードバックして、マクロ基地局を介してスモール基地局に上記測定結果を通知しても良い。なお、測定結果のフィードバックは、本実施の形態の他の態様でも同様に行うことができる。
　以上、態様１に係る無線通信方法によれば、スモール基地局が、参照信号を所定のホッピングパターンに基づいて周波数ホッピングして送信する。このため、参照信号にビームフォーミングを行わない場合であっても、参照信号のカバレッジを拡大すると共に、スモールセル間の干渉を抑制して、ユーザ端末における参照信号の受信品質を向上できる。
（態様２）
　図１１及び１２を参照し、本実施の形態の態様２に係る無線通信方法を説明する。態様２に係る無線通信方法では、各スモール基地局は、参照信号を、所定の拡散符号系列に基づいて直接スペクトラム拡散して送信する。ここで、当該拡散符号系列は、固定的に決定されていても良いし（態様２．１）、参照信号送信期間毎に変更されても良い（態様２．２）。
　図１１は、態様２．１に係る無線通信方法の説明図である。態様２．１においては、各スモール基地局は、固定的に決定された拡散符号系列に基づいて参照信号を拡散して送信する。図１１には、ＳｅＮＢ＃１－＃３が、それぞれ異なる拡散符号系列１－３に基づいて参照信号を拡散して送信する例が示されている。このように、各スモール基地局における拡散符号系列は、参照信号送信期間において参照信号のカバレッジが少なくとも一部重なるスモール基地局間で、異なっていることが好ましい。
　図１２は、態様２．２に係る無線通信方法の説明図である。態様２．２においては、各スモール基地局は、参照信号送信期間毎に異なる拡散符号系列で参照信号を拡散して送信する。態様２．２に係る無線通信方法によれば、複数のスモール基地局が長い期間同じ拡散符号系列を利用することを防止できるため、態様２．１よりも効果的に干渉を抑制することができる。例えば、ＳｅＮＢ＃１及び＃２の両方が、期間ｔ１－ｔ３のいずれにおいても拡散符号系列１を用いて拡散してしまう事態を防止できる。
　また、態様２に係る無線通信方法において、ユーザ端末は、スモール基地局で所定の拡散符号系列に基づいて拡散された参照信号を受信し逆拡散した後、参照信号の受信品質を測定する。
　以上、態様２に係る無線通信方法によれば、スモール基地局が、参照信号を所定の拡散符号系列に基づいて直接スペクトラム拡散して送信する。このため、参照信号にビームフォーミングを行わない場合であっても、参照信号のカバレッジを拡大すると共に、スモールセル間の干渉を抑制して、ユーザ端末における参照信号の受信品質を向上できる。
　図１３に、態様１及び２に係る無線通信方法のシーケンス図を示す。
　まず、ＭｅＮＢは、地理的に重複するスモールセルを形成するＳｅＮＢに対して、制御信号・参照信号のホッピングパターンや拡散符号系列の乱数の種に関する情報を通知する（ステップＳＴ０１）。また、乱数の種に関する情報以外の情報も通知しても良い。例えば、参照信号を送信する帯域に関する情報を通知し、当該情報に従ってホッピングする帯域を変更しても良い。なお、ＳｅＮＢが、使用するホッピングパターン及び拡散符号系列の生成の際、ＭｅＮＢからの情報を必要としない場合（例えば、乱数の種として自セルのセルＩＤを用いる場合）には、ステップＳＴ０１は実施しなくても良い。
　次に、ＳｅＮＢは、通知された情報に基づいて、制御信号・参照信号のホッピングパターンや拡散符号系列を生成する（ステップＳＴ０２）。なお、ＳｅＮＢが以前に生成したホッピングパターン又は拡散符号系列を保持し、当該ホッピングパターン又は拡散符号系列を利用できる場合には、ステップＳＴ０２は実施しなくても良い。
　次に、ＳｅＮＢは、配下のＵＥに対して、生成されたホッピングパターン又は拡散符号系列に基づいて、周波数ホッピング又は拡散を適用して、制御信号（例えば、ＰＳＳ（Primary　Synchronization　Signal）、ＳＳＳ（Secondary　Synchronization　Signal）などの同期信号）を送信する（ステップＳＴ０３）。制御信号については参照信号と同様に、ビームフォーミング（ＢＦ）は行われない。
　次に、制御信号を受信したＵＥは、ＳｅＮＢに対して接続要求を送信する（ステップＳＴ０４）。
　次に、ＳｅＮＢは、ＵＥから接続要求を受信すると、上記制御信号と同様に、周波数ホッピング又は拡散を適用して参照信号を送信する（ステップＳＴ０５）。また、ＳｅＮＢは、制御信号（例えば、システム情報ブロック（ＳＩＢ：System　Information　Block））を適宜送信しても良い。なお、ステップＳＴ０３の制御信号の送信からステップＳＴ０５の参照信号の送信までの間にＭｅＮＢから再度乱数の種に関する情報を通知された場合などには、ステップＳＴ０２を再度実施して生成したホッピングパターン又は拡散符号系列をステップＳＴ０５に適用しても良い。
　次に、ＵＥは、受信した参照信号からチャネル推定などを行い、ＣＳＩフィードバックを行う（ステップＳＴ０６）。
　ＳｅＮＢは、フィードバックされたＣＳＩを用いてアンテナの調整などを適宜行い、データ送信を行う（ステップＳＴ０７）。データ送信はビームフォーミング（ＢＦ）を行う。
（態様３）
　図１４を参照し、本実施の形態の態様３に係る無線通信方法を説明する。態様３に係る無線通信方法では、各スモール基地局は、参照信号を、各スモール基地局特有の情報に対応付けられた帯域に固定的に割り当てて送信する。この際、少なくとも隣接するスモール基地局間で異なる帯域が割り当てられるように対応付けられることが好ましい。本実施の形態では、上述のとおり、スモール基地局特有の情報としてスモールセルのセルＩＤを用いる。ただし、スモール基地局特有の情報はこれに限られるものではなく、例えば地理的位置から決定されても良い。
　図１４は、態様３に係る無線通信方法の説明図である。各スモール基地局は、参照信号を各スモール基地局特有の情報（例えば、セルＩＤ）に対応付けられた周波数帯域に固定的に割り当てて送信する。つまり、態様３は、帯域が固定的に割り当てられている点で、態様１と異なる。また、図１４には、参照信号が単一の帯域に割り当てられる場合を示しているが、複数の帯域をセルＩＤに対応付け、当該複数の帯域に参照信号を割り当てる構成としても良い。
　態様３に係る無線通信方法において、ユーザ端末は、スモール基地局が所定の帯域に割り当てて送信した参照信号を受信した後、参照信号の受信品質を測定する。
　以上、態様３に係る無線通信方法によれば、スモール基地局が、参照信号を各スモール基地局特有の情報に対応付けられた帯域に固定的に割り当てて送信する。このため、参照信号にビームフォーミングを行わない場合であっても、参照信号のカバレッジを拡大すると共に、スモールセル間の干渉を抑制して、ユーザ端末における参照信号の受信品質を向上できる。
（態様４）
　本実施の形態の態様４は、ＭｅＮＢが、その配下の各ＳｅＮＢが用いる参照信号の帯域の割り当てを集中制御することで干渉を回避する。これにより、態様４ではＳｅＮＢ間の干渉を効果的に抑制することが可能である。
　上述した図１４は、態様４に係る無線通信方法の説明図でもある。態様４においては、各スモール基地局は、態様１と同様に、参照信号を所定の帯域に割り当てて送信する。さらに、態様４においては、各ＳｅＮＢの参照信号に割り当てる帯域は、ＭｅＮＢで集中的に管理されているため、各ＳｅＮＢの帯域を重ならないようにすることで、干渉を好適に防止することが可能である。本実施の形態では、ＭｅＮＢが、各ＳｅＮＢに対して、参照信号を割り当てる帯域（例えば、リソースブロック）を通知する。ただし、これに限られず、ＭｅＮＢが、帯域に関する情報を通知し、ＳｅＮＢが当該情報から参照信号を割り当てる帯域を決定するように構成しても良い。
　図１４には、各ＳｅＮＢの帯域をそれぞれ固定的に割り当てる場合を示しているが、ＭｅＮＢが任意のタイミングでＳｅＮＢに割り当てる帯域の通知を行うことで動的に割り当てを変更しても良い。例えば、図１４に示す期間ｔ２の終了後にＭｅＮＢがＳｅＮＢ＃１及び＃２に対して参照信号を割り当てる帯域の通知を行い、期間ｔ３におけるＳｅＮＢ＃１及び＃２の使用する帯域を入れ替えることができる。また、図１４には、参照信号が単一の帯域に割り当てられる場合を示しているが、複数の帯域に分割して割り当てられるように構成しても良い。
　態様４に係る無線通信方法において、ユーザ端末は、スモール基地局が所定の帯域に割り当てて送信した参照信号を受信した後、参照信号の受信品質を測定する。
　以上、態様４に係る無線通信方法によれば、スモール基地局が、参照信号をマクロ基地局から通知された帯域に割り当てて送信する。このため、参照信号にビームフォーミングを行わない場合であっても、参照信号のカバレッジを拡大すると共に、スモールセル間の干渉を抑制して、ユーザ端末における参照信号の受信品質を向上できる。
　図１５に、態様３及び４に係る無線通信方法のシーケンス図を示す。態様３では、ステップＳＴ１１は実施しないため、「通知された帯域」を「自スモール基地局が決定した帯域」と読み替える。また、ステップＳＴ１３、ＳＴ１５及びＳＴ１６は、図１３におけるステップＳＴ０４、ＳＴ０６及びＳＴ０７と同じであるため、説明を省く。
　まず、ＭｅＮＢは、地理的に重複するスモールセルを形成するＳｅＮＢに対して、制御信号・参照信号の送信帯域の通知を行う（ステップＳＴ１１）。互いに干渉するＳｅＮＢが複数ある場合には、各ＳｅＮＢで用いられる帯域が重ならないように制御する。ここで、通知された帯域の帯域幅は、ＳｅＮＢがデータ送信期間で利用する帯域幅よりも狭いことが好ましい。上述のとおり、態様３では、ステップＳＴ１１は実施しない。
　次に、ＳｅＮＢは、配下のＵＥに対して、通知された帯域を用いて、制御信号（例えば、ＰＳＳ、ＳＳＳなど）を送信する（ステップＳＴ１２）。制御信号については参照信号と同様に、ビームフォーミング（ＢＦ）は行われない。
　ＳｅＮＢは、ＵＥから接続要求を受信すると、上記制御信号と同様に、狭帯域で参照信号を送信する（ステップＳＴ１４）。ここで、ＳｅＮＢは、制御信号（例えば、ＳＩＢ）を適宜送信しても良い。なお、ステップＳＴ１２の制御信号の送信からステップＳＴ１４の参照信号の送信までの間にＭｅＮＢから再度送信帯域を通知された場合などには、ステップＳＴ１２及びステップＳＴ１４で使用される帯域が異なっていても良い。
（変形例）
　また、本実施の形態の態様１から４は、適宜組み合わせることができる。例えば、ＳｅＮＢ＃１－＃３を制御する場合に、ＳｅＮＢ＃１における参照信号を、態様４に基づいて高周波数帯に割り当てる一方で、ＳｅＮＢ＃２及び＃３における参照信号を、態様１に基づいて高周波数帯以外の帯域にホッピングする構成としても良い。これにより、制御性と制御に係る通信量のトレードオフを鑑みて制御を実施することが可能である。また、態様２で拡散した参照信号をさらに態様１でホッピングする構成としても良い。
（無線通信システムの構成）
　以下、本実施の形態に係る無線通信システムの構成について説明する。この無線通信システムでは、上述の無線通信方法（態様１－４）の少なくとも１つが適用される。図１６－２０を参照し、本実施の形態に係る無線通信システムの概略構成を説明する。
　図１６は、本実施の形態に係る無線通信システムの概略構成図である。なお、図１６に示す無線通信システムは、例えば、ＬＴＥシステム、ＬＴＥ－Ａシステム、ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ、４Ｇ、ＦＲＡ（Future　Radio　Access）などが包含されるシステムである。
　図１６に示すように、無線通信システム１は、マクロセルＣ１を形成するマクロ基地局１１と、マクロセルＣ１内に配置され、マクロセルＣ１よりも狭いスモールセルＣ２を形成するスモール基地局１２ａ及び１２ｂとを備えている。また、マクロセルＣ１及び各スモールセルＣ２には、ユーザ端末２０が配置されている。ユーザ端末２０は、マクロ基地局１１及びスモール基地局１２の双方と無線通信可能に構成されている。
　マクロセルＣ１では、例えば、８００ＭＨｚや２ＧＨｚなど、相対的に低い周波数帯のキャリアＦ１が用いられる。一方、スモールセルＣ２では、例えば、３．５ＧＨｚ、１０ＧＨｚなど、相対的に高い周波数帯のキャリアＦ２が用いられる。なお、キャリアＦ１は、既存キャリア、レガシーキャリア、カバレッジキャリアなどと呼ばれてもよい。また、キャリアＦ２は、追加（additional）キャリア、キャパシティキャリアなどと呼ばれてもよい。なお、マクロセルＣ１、スモールセルＣ２では、同一の周波数帯のキャリアが用いられてもよい。
　マクロ基地局１１及び各スモール基地局１２は、有線接続されてもよいし、無線接続されてもよい。マクロ基地局１１及び各スモール基地局１２は、それぞれ上位局装置３０に接続され、上位局装置３０を介してコアネットワーク４０に接続される。なお、上位局装置３０には、例えば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）などが含まれるが、これに限定されるものではない。
　なお、マクロ基地局１１は、相対的に広いカバレッジを有する無線基地局であり、ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）、無線基地局、送信ポイント（transmission　point）などと呼ばれてもよい。スモール基地局１２は、局所的なカバレッジを有する無線基地局であり、ＲＲＨ（Remote　Radio　Head）、ピコ基地局、フェムト基地局、Ｈｏｍｅ　ｅＮｏｄｅＢ、送信ポイント、ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）などと呼ばれてもよい。ユーザ端末２０は、ＬＴＥ、ＬＴＥ－Ａなどの各種通信方式に対応した端末であり、移動通信端末だけでなく固定通信端末を含んでよい。
　また、無線通信システム１では、無線アクセス方式として、下りリンクについてはＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）が適用され、上りリンクについてはＳＣ－ＦＤＭＡ（シングルキャリア－周波数分割多元接続）が適用される。
　また、無線通信システム１では、下りリンクの通信チャネルとして、各ユーザ端末２０で共有される下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical　Downlink　Shared　Channel）と、下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ：Physical　Downlink　Control　Channel、ＥＰＤＣＣＨ：Enhanced　Physical　Downlink　Control　Channel）、ＰＣＦＩＣＨ、ＰＨＩＣＨ、報知チャネル（ＰＢＣＨ）などが用いられる。ＰＤＳＣＨにより、ユーザデータや上位レイヤ制御情報が伝送される。ＰＤＣＣＨ、ＥＰＤＣＣＨにより、下り制御情報（ＤＣＩ）が伝送される。
　また、無線通信システム１では、上りリンクの通信チャネルとして、各ユーザ端末２０で共有される上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ：Physical　Uplink　Shared　Channel）と、上り制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：Physical　Uplink　Control　Channel）などが用いられる。ＰＵＳＣＨにより、ユーザデータや上位レイヤ制御情報が伝送される。また、ＰＵＣＣＨにより、下りリンクの無線品質情報（ＣＱＩ：Channel　Quality　Indicator）や、送達確認情報（ＡＣＫ/ＮＡＣＫ）などが伝送される。
　以下、マクロ基地局１１及びスモール基地局１２を区別しない場合、無線基地局１０と総称する。図１７は、本実施の形態に係る無線基地局１０の全体構成図である。無線基地局１０は、ＭＩＭＯ伝送のための複数の送受信アンテナ１０１（アンテナポート）と、アンプ部１０２と、送受信部１０３と、ベースバンド信号処理部１０４と、呼処理部１０５と、伝送路インターフェース１０６とを備えている。なお、複数の送受信アンテナ１０１は、Ｍａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯ用のアンテナ素子で構成されてもよい。
　下りリンクにより無線基地局１０からユーザ端末２０に送信されるユーザデータは、上位局装置３０から伝送路インターフェース１０６を介してベースバンド信号処理部１０４に入力される。
　ベースバンド信号処理部１０４では、ＰＤＣＰレイヤの処理、ユーザデータの分割・結合、ＲＬＣ（Radio　Link　Control）再送制御の送信処理などのＲＬＣレイヤの送信処理、ＭＡＣ（Medium　Access　Control）再送制御、例えば、ＨＡＲＱの送信処理、スケジューリング、伝送フォーマット選択、チャネル符号化、逆高速フーリエ変換（IFFT：Inverse　Fast　Fourier　Transform）処理、プリコーディング処理が行われて各送受信部１０３に転送される。また、下り制御信号に関しても、チャネル符号化や逆高速フーリエ変換などの送信処理が行われて、各送受信部１０３に転送される。
　各送受信部１０３は、ベースバンド信号処理部１０４からアンテナ毎にプリコーディングして出力された下り信号を無線周波数帯に変換する。アンプ部１０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ１０１により送信する。
　一方、上り信号については、各送受信アンテナ１０１で受信された無線周波数信号がそれぞれアンプ部１０２で増幅され、各送受信部１０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換され、ベースバンド信号処理部１０４に入力される。
　ベースバンド信号処理部１０４では、入力された上り信号に含まれるユーザデータに対して、ＦＦＴ処理、ＩＤＦＴ処理、誤り訂正復号、ＭＡＣ再送制御の受信処理、ＲＬＣレイヤ、ＰＤＣＰレイヤの受信処理がなされ、伝送路インターフェース１０６を介して上位局装置３０に転送される。呼処理部１０５は、通信チャネルの設定や解放などの呼処理や、無線基地局１０の状態管理や、無線リソースの管理を行う。
　図１８は、本実施の形態に係るユーザ端末２０の全体構成図である。ユーザ端末２０は、ＭＩＭＯ伝送のための複数の送受信アンテナ２０１と、アンプ部２０２と、送受信部２０３と、ベースバンド信号処理部２０４と、アプリケーション部２０５とを備えている。
　下り信号については、複数の送受信アンテナ２０１で受信された無線周波数信号がそれぞれアンプ部２０２で増幅され、送受信部２０３で周波数変換され、ベースバンド信号処理部２０４に入力される。ベースバンド信号処理部２０４では、ＦＦＴ処理や、誤り訂正復号、再送制御の受信処理などがなされる。この下り信号に含まれるユーザデータは、アプリケーション部２０５に転送される。アプリケーション部２０５は、物理レイヤやＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理などを行う。また、下りリンクのデータの内、報知情報もアプリケーション部２０５に転送される。
　一方、上りリンクのユーザデータについては、アプリケーション部２０５からベースバンド信号処理部２０４に入力される。ベースバンド信号処理部２０４では、再送制御（Ｈ－ＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ　ＡＲＱ））の送信処理や、チャネル符号化、プリコーディング、ＤＦＴ処理、ＩＦＦＴ処理などが行われて各送受信部２０３に転送される。送受信部２０３は、ベースバンド信号処理部２０４から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換する。その後、アンプ部２０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ２０１により送信する。
　図１９は、本実施の形態に係るスモール基地局１２の機能構成図である。なお、以下の機能構成は、スモール基地局１２が有するベースバンド信号処理部１０４などによって構成される。図１９に示すように、スモール基地局１２は、データ信号生成部３０１、ビームフォーミング部３０２、参照信号生成部３０３、決定部３０４、マッピング部３０５を具備する。
　データ信号生成部３０１は、データ送信期間（第２送信期間）に送信されるデータ信号を生成して、ビームフォーミング部３０２に出力する。上述のように、データ信号は、ＰＤＳＣＨで送信されるユーザデータや上位レイヤ制御情報などを含む。送受信部１０３に出力されたデータ信号は、データ送信期間（図８）において、ビームフォーミングされて送信される。
　ビームフォーミング部３０２は、ユーザ端末２０からのフィードバック情報（例えば、ＣＳＩ、ＡＯＡ、ＡＯＤなど）に基づいて、ユーザ端末２０に対するビームフォーミングを行う。具体的には、ビームフォーミング部３０２は、データ信号生成部３０１から出力されたデータ信号に対して重み付けを行い、送受信部１０３に出力する。
　参照信号生成部３０３（生成部）は、参照信号送信期間（第１送信期間）に送信される参照信号を生成し、マッピング部３０５に出力する。上述のように、参照信号は、受信品質測定用の信号であり、代表的にはディスカバリー信号を用いる。ただし、参照信号は、ＣＲＳ、ＣＳＩ－ＲＳ、ＤＭ－ＲＳなどの、その他の受信品質測定用の信号を用いても良い。
　決定部３０４は、ビームフォーミング部３０２におけるビームフォーミングによるゲイン（ビームフォーミングゲイン）に基づいて、参照信号送信期間の送信帯域幅を決定する。具体的には、決定部３０４は、データ送信期間におけるビームフォーミングゲインに基づいて、参照信号送信期間の送信帯域幅をデータ送信期間より狭く決定する。これにより、参照信号期間の送信電力が、送信帯域幅に比例してデータ送信期間よりも増加する。
　マッピング部３０５は、参照信号生成部３０３で生成された参照信号を決定部３０４で決定された送信帯域幅の無線リソースにマッピングする。具体的には、マッピング部３０５は、参照信号を、スモール基地局１２特有の情報に対応付けられた帯域に割り当てて送信する。例えば、マッピング部３０５は、当該参照信号を、所定のホッピングパターンに基づいて周波数ホッピングしても良い（態様１）。ここで、マッピング部３０５は、参照信号を、ホッピングパターンに基づいて第１送信期間毎に、異なる単一の帯域にマッピングしても良いし（態様１．１）、異なる複数の帯域に分割してマッピングしても良い（態様１．２）。また、マッピング部３０５は、参照信号を、ホッピングパターンに基づいて第１送信期間のうち所定の時間毎に異なる帯域にマッピングしても良い（態様１．３）。
　また、マッピング部３０５は、参照信号を、所定の拡散符号系列に基づいて直接スペクトラム拡散しても良い（態様２）。具体的には、マッピング部３０５は、参照信号を、固定的に決定されている拡散符号系列に基づいて拡散しても良いし（態様２．１）、参照信号送信期間毎に変更される拡散符号系列に基づいて拡散しても良い（態様２．２）。
　また、マッピング部３０５は、参照信号を、各スモール基地局特有の情報に対応付けられた帯域に固定的にマッピングしても良い（態様３）。
　また、マッピング部３０５は、参照信号を、マクロ基地局１１から通知された参照信号の帯域の割り当ての情報に基づいて、所定の帯域にマッピングしても良い（態様４）。
　マッピング部３０５によって無線リソースにマッピングされた参照信号は、送受信部１０３に出力され、参照信号送信期間において、データ送信期間の送信帯域幅よりも狭い送信帯域幅かつ大きな送信電力で送信される。これにより、参照信号は、データ送信期間よりも大きな送信電力で送信される。なお、本発明の送信部は、マッピング部３０５及び送受信部１０３によって構成される。
　図２０は、本実施の形態に係るユーザ端末２０の機能構成図である。なお、以下の機能構成は、ユーザ端末２０が有するベースバンド信号処理部２０４などによって構成される。図２０に示すように、ユーザ端末２０は、測定部４０１、チャネル推定部４０２を具備する。
　測定部４０１は、スモール基地局１２がスモール基地局１２特有の情報に対応付けられた帯域に割り当てて送信した参照信号を送受信部２０３から受け取り、当該参照信号の受信品質を測定する。具体的には、測定部４０１は、所定の乱数系列に基づいてスペクトラム拡散された参照信号を逆拡散して、参照信号の受信品質を測定する（態様１及び２）。また、測定部４０１は、所定の帯域に割り当てられた参照信号の受信品質を測定する（態様３及び４）。ここで、受信品質測定に必要な、乱数系列、ホッピングパターン、拡散符号系列、参照信号が割り当てられた帯域の情報などは、マクロ基地局、スモール基地局、他のユーザ端末などから通知されても良い。また、上述のように、受信品質には、ＲＳＲＰ、ＲＳＲＱ、ＳＩＮＲなどが含まれる。
　チャネル推定部４０２は、測定部４０１によって測定された受信品質に基づいて、チャネル推定を行う。具体的には、チャネル推定部４０２は、測定部４０１で測定された受信品質に対応するチャネル状態情報（ＣＳＩ）を生成し、送受信部２０３に出力する。なお、ＣＳＩには、ＣＱＩ（Channel　Quality　Indicator）、ＰＭＩ（Precoding　Matrix　Indicator）、ＲＩ（Rank　Indicator）などが含まれてもよい。
　以上のように、本実施の形態の無線通信システム１によれば、スモール基地局１２が、参照信号を、スモール基地局１２特有の情報に対応付けられた帯域に割り当てて送信する。具体的には、本実施の形態の態様１及び２に係る無線通信システム１によれば、スモール基地局１２が、参照信号を、所定の乱数系列に基づいてスペクトラム拡散して送信する。また、本実施の形態の態様３に係る無線通信システム１によれば、スモール基地局１２が、参照信号を、各スモール基地局特有の情報に対応付けられた帯域に割り当てて送信する。また、本実施の形態の態様４に係る無線通信システム１によれば、スモール基地局１２が、参照信号を、マクロ基地局１１から通知された参照信号の帯域の割り当ての情報に基づいて、所定の帯域にマッピングして送信する。このため、参照信号にビームフォーミングを行わない場合であっても、スモールセル間の干渉を抑制して、参照信号の送信電力増大によるカバレッジ拡大及びユーザ端末における参照信号の受信品質の向上を両立することができる。
　なお、本実施の形態に係る無線通信システム１では、参照信号送信期間において、データ送信期間よりも狭い送信帯域幅かつ大きな送信電力で参照信号を送信するものとしたが、これに限られない。本発明は、送信帯域幅を狭めない場合にも、適用可能である。
　以上、上述の実施形態を用いて本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。従って、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。
　本出願は、２０１３年８月２１日出願の特願２０１３－１７１５３４に基づく。この内容は、すべてここに含めておく。

Claims (10)

  1. 　マクロセルと重複して配置されるスモールセルを形成する無線基地局であって、
    　受信品質測定用の参照信号を生成する生成部と、
    　ビームフォーミングが行われない第１送信期間において、ビームフォーミングが行われる第２送信期間よりも狭い送信帯域幅かつ大きな送信電力で、前記参照信号を送信する送信部と、を具備し、
    　前記送信部は、前記参照信号を、各スモールセルを形成する無線基地局特有の情報に対応付けられた帯域に割り当てて送信することを特徴とする無線基地局。
  2. 　前記送信部は、前記参照信号を、所定の乱数系列に基づいてスペクトラム拡散して送信することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
  3. 　前記送信部は、前記参照信号を、所定の拡散符号系列に基づいて拡散して送信することを特徴とする請求項２に記載の無線基地局。
  4. 　前記拡散符号系列が、前記第１送信期間毎に変更されることを特徴とする請求項３に記載の無線基地局。
  5. 　前記送信部は、前記参照信号を、所定のホッピングパターンに基づいて周波数ホッピングして送信することを特徴とする請求項２に記載の無線基地局。
  6. 　前記送信部は、前記参照信号を、前記ホッピングパターンに基づいて前記第１送信期間毎に異なる単一の帯域に割り当てて周波数ホッピングすることを特徴とする請求項５に記載の無線基地局。
  7. 　前記送信部は、前記参照信号を、前記ホッピングパターンに基づいて前記第１送信期間毎に異なる複数の帯域に分割して割り当てて周波数ホッピングすることを特徴とする請求項５に記載の無線基地局。
  8. 　マクロセルと重複して配置されるスモールセルを形成する無線基地局であって、
    　受信品質測定用の参照信号を生成する生成部と、
    　ビームフォーミングが行われない第１送信期間において、ビームフォーミングが行われる第２送信期間よりも狭い送信帯域幅かつ大きな送信電力で、前記参照信号を送信する送信部と、を具備し、
    　前記送信部は、前記参照信号を、前記マクロセルを形成する無線基地局から通知された帯域に割り当てて送信することを特徴とする無線基地局。
  9. 　マクロセルとスモールセルとが重複して配置される無線通信システムにおいて用いられるユーザ端末であって、
    　ビームフォーミングが行われない第１送信期間において、ビームフォーミングが行われる第２送信期間よりも狭い送信帯域幅かつ大きな送信電力で送信された、受信品質測定用の参照信号を受信する受信部と、
    　前記参照信号の受信品質を測定する測定部と、を具備し、
    　前記測定部は、前記スモールセルを形成する無線基地局特有の情報に対応付けられた帯域に割り当てて送信された前記参照信号を受信して、前記参照信号の受信品質を測定することを特徴とするユーザ端末。
  10. 　マクロセルと重複して配置されるスモールセルを形成する無線基地局における無線通信方法であって、
    　受信品質測定用の参照信号を生成する工程と、
    　ビームフォーミングが行われない第１送信期間において、ビームフォーミングが行われる第２送信期間よりも狭い送信帯域幅かつ大きな送信電力で、前記参照信号を送信する工程と、を有し、
    　前記参照信号を、各スモールセルを形成する無線基地局特有の情報に対応付けられた帯域に割り当てて送信することを特徴とする無線通信方法。
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